JP3995936B2

JP3995936B2 - 自動工具交換方法、長尺工具の工具ホルダ及びタレット旋盤

Info

Publication number: JP3995936B2
Application number: JP2002002699A
Authority: JP
Inventors: 道洋尾山
Original assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: JP2003205431A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動工具交換装置と、この自動工具交換装置の工具で加工を行う工具台（以下「ＡＴＣ工具台」という）と、タレットとを備え、前記ＡＴＣ工具台とタレットとを主軸軸線を挟む両側の位置に配置した旋盤に関するもので、ＡＴＣ工具台に装着される工具の収容及び装脱手段に特徴がある方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械では、通常１個のワークを加工するのに複数の工具が用いられる。旋盤では、この工具の交換をタレットの旋回割出で行うタレット旋盤が一般的であるが、マシニングセンタに用いられているような自動工具交換で行う旋盤も一部で使用されている。この自動工具交換を行う旋盤は、自動開閉される工具把持装置を備えたＡＴＣ工具台と複数の工具を収容する工具マガジンとを備え、一般的には工具マガジンとＡＴＣ工具台との間で工具の受渡しを行う受渡し装置を備えている。
【０００３】
一方、本願の出願人は、特願平１１−３０６５０７号において、主軸軸線の奥側に配置したＡＴＣ工具台と主軸軸線の手前側に配置した２台のタレットとを備えた２主軸対向旋盤を提案している。この２主軸対向旋盤では、Ｙ軸回りに旋回可能な回転工具軸を設け、この回転工具軸の先端に工具把持装置（例えばコレットチャック）を設けている。工具マガジンは左側主軸台の後方に配置し、左側主軸の背後側の部分に工具受渡し装置を配置している。工具把持装置に対する工具の装脱は、回転工具軸をＹ軸回りに旋回して、工具マガジンの方向を向けた状態で行うようになっている。なお、Ｙ軸はＺ軸及びＸ軸に直交する軸で、旋盤におけるＺ軸は主軸方向、Ｘ軸はＺ軸に直交する工具切り込み方向である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＴＣ工具台の工具を自動交換するためには、所望の工具が工具マガジンに収納されていなければならない。一方、工具にはいろいろな形状のものがあり、深孔用の中ぐりバイトなどは、他の工具に比べて寸法が大きい。工具マガジンが工具を選択するときに工具の移動を伴うため、寸法の大きな工具（この明細書では「長尺工具」という）を収容可能にしようとすると、移動及び受け渡し中における長尺工具と他の部材との干渉を避ける必要が生じ、工具交換装置が大型になる。機械はコストや設置面積を考慮しなければならず、そのために工具マガジンに収納可能な工具の寸法に制限が設けられることになる。
【０００５】
ワークを加工する際に、工具マガジンに収容できない長尺工具を用いる必要があるときは、その工具を作業者が人手で交換するか、自動工具交換をするのであれば、長尺工具専用の収納場所を機械内に設ける必要がある。前者の方法は加工の自動化の障害となり、特に夜間の無人運転を不可能にする。そこで後者の方法を採用することが望まれるが、そのような新たな工具の収納場所を設けることは一般に困難で、もし可能であったとしても、機械のコストを上昇させ、機械の動作を制約する弊害を伴うことが多い。特に既設の機械に対して長尺工具の収容と自動交換を実現することは、殆ど不可能である。
【０００６】
この発明は、上記問題を解決すること、すなわち工具マガジンに収容することができない寸法の大きな工具を自動工具交換可能にする技術手段を得ることを課題としており、特に既設の旋盤に対しても実施可能な上記手段を得ることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明では、自動工具交換を行うＡＴＣ工具台とタレットとを主軸軸線を挟んで対向配置し、上記タレットに上記ＡＴＣ工具台で使用する長尺工具４１を保持する工具ホルダ４２を装着することにより、上記課題を解決している。
【０００８】
すなわち、この発明の旋盤における自動工具交換方法は、工具の自動把持装置を備えた工具台１５と、タレット９とを旋盤の主軸を挟む両側に配置し、前記工具台で使用する長尺工具４１を保持する工具ホルダ４２を前記タレットの工具取付ステーションに固定して設け、前記工具台をタレット９側に向けかつタレットを割出して当該工具台と工具ホルダとを主軸直角方向に対向させた状態で、前記工具台１５とタレット９との相対移動により、前記工具ホルダで保持した工具を前記工具台に装脱するものである。
【０００９】
またこの発明の工具ホルダは、タレット９と工具の自動把持装置を備えた工具台１５とが主軸軸線を挟む両側に配置された自動工具交換装置付きタレット旋盤の上記工具台のための工具を保持する工具ホルダであって、前記タレットの工具取付ステーションに装着されて上記工具台に装脱される長尺工具４１をその長手方向をタレットケースの端面４３に添う方向にして保持するものである。
【００１０】
この発明の上記方法を実現するこの発明の自動工具交換装置を備えたタレット旋盤は、主軸軸線の奥側に配置した自動工具把持装置を備えた工具台１５と、主軸軸線の手前側に配置したタレット９と、主軸台の奥側に配置された工具マガジン１９と、前記タレットの工具取付ステーションに装着されて前記工具台のための工具を保持する工具ホルダ４２とを備え、前記工具台１５は工具マガジン側を向く方向と工具ホルダ側を向く方向とを含む面内で旋回することを特徴とするものである。
【００１１】
タレットに装着された工具ホルダ４２は、ＡＴＣ工具台１５の付加工具マガジンとして機能するが、受渡し装置を必要とせず、ＡＴＣ工具台の工具ホルダとの間でＮＣ装置の指令に基づく刃物台のＸ−Ｚ軸方向ないしＸ−Ｙ−Ｚ軸方向移動により、直接工具交換を行う。付加的な工具マガジン４９を形成する工具ホルダ４２は、タレット９に固定的に設けることもできるが、タレットの工具取付ステーションの一箇所に通常の工具と同様な構造で着脱可能に設けるのがより実用的である。すなわち、そのような装着構造によれば、機械本体には何ら特別な部材を追加装備する必要がなく、タレットの工具取付ステーションに装着可能な工具ホルダを提供することと、ＮＣ装置のプログラムの変更のみで長尺工具を用いた全自動加工が可能になる。
【００１２】
タレット側で保持される長尺工具４１は、その長手方向をタレット９のタレットケース端面４３と略平行にして保持するようにする。これにより、長尺工具を保持したことによるタレットやタレット刃物台の動作の制約を生じないようにすることができる。複数の長尺工具を収納したいときは、旋盤の構造により、タレットの複数の工具ステーションにそれぞれ工具ホルダを設けて保持するか、１個の工具ホルダに複数の工具を保持可能にする。ＡＴＣ工具台の構造にもよるが、長尺工具はＡＴＣ工具台との工具受渡しの便宜のため、通常は工具の長手方向をタレットの半径方向にして保持されることとなる。タレット又はＡＴＣ工具台がＹ軸方向に移動可能であれば、タレットケースの端面に平行な面内で複数の工具を並べて保持することも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例を参照して、この発明を更に説明する。図１はこの発明の自動工具交換装置を備えたタレット旋盤の一例を示した全体斜視図である。
【００１４】
図の旋盤は、同一軸線上で対向する左主軸台１Ｌと右主軸台１Ｒとを備えた２主軸対向旋盤で、両主軸台に軸支された主軸の対向端にそれぞれ左チャック２Ｌ及び右チャック２Ｒが装着されている。左主軸台１Ｌはベッド５に固定であり、右主軸台１ＲはＺ軸方向に移動可能である。
【００１５】
ベッド５は、作業者から見て手前側が３０ないし４５度の角度で傾斜したスラント型で、奥側はＡＴＣ刃物台６の移動台７をＺ軸方向に案内するガイド面となっている。主軸台１Ｌ、１Ｒの手前側下方にそれぞれＺ−Ｘ軸方向に移動可能なタレット刃物台８Ｌ、８Ｒが配置されており、両タレット刃物台の対向する端部側にタレット９Ｌ、９Ｒが装着されている。右主軸台１Ｒ及び２個のタレット刃物台８Ｌ、８ＲのＺ軸方向のガイドは、ベッド５の手前側の傾斜した面に設けられている。
【００１６】
ベッド５の奥側のガイド面に設けたＺ軸方向ガイド１０に沿ってＡＴＣ刃物台６のための移動台７が、Ｚ軸方向に移動可能に装着されている。この移動台には、Ｚ軸と直交する水平方向の前後ガイド１６が設けられており、図示しない前後移動モータにより、この前後ガイドに沿って移動する傾斜台１７が搭載されている。この傾斜台は、ベッドの手前側のスラント面と等しい角度の上面を備え、当該上面にＸ軸方向ガイド１１が設けられている。ＡＴＣ刃物台６の送り台１２は、傾斜台１７に送りモータ１３でＸ軸方向ガイド１１に沿って移動可能に設けられており、この送り台に回転工具を装着可能な工具軸１４を備えたＡＴＣ工具台１５が、工具軸１４をＸ軸方向に向けた位置を原点として、Ｙ軸回りに±９０度づつ旋回可能に装着されている。
【００１７】
工具軸１４は、ＡＴＣ工具台１５に内蔵された図示しないロック装置により、その回転を強固に固定できるようになっている。従って、工具軸１４にフライスやドリル等の回転工具を取付けることができるとともに、工具軸１４をロックした状態で旋削刃物（バイトなど）を取付けることも可能である。
【００１８】
ベッド５の奥側左端に隣接して、ＡＴＣ刃物台６に装着する工具の工具マガジン１９が配置され、この工具マガジンの工具をＡＴＣ刃物台の工具軸１４に着脱する工具受け渡し装置２０が設けられている。図の工具マガジン１９は、旋盤に対して外側を向く方向に多数のホルダ２１を連結した周回チェン２２を配置し、ホルダに装着された工具の一つを周回チェンの周回によって工具受け渡し装置２０との受け渡し位置に位置決めすることにより、工具の選択を行う構造のものである。
【００１９】
工具受け渡し装置２０は、両端に工具保持爪を備えた旋回アーム２３を備えた構造で、この旋回アームはＺ軸方向に延びるガイドレール２４に沿って往復動するトラバーサ２５に装着されている。工具交換を行うときは、ＡＴＣ刃物台６が原点（ホームポジション）に復帰し、ＡＴＣ工具台１５はＢ軸回りに−９０度の位置に移動して、工具軸を工具受け渡し装置側に向ける。この状態でシャッタ２６を開き、移動台７をＡＴＣ側に移動して工具受け渡し装置２０との間で工具交換を行う。
【００２０】
右タレット９Ｒの工具取付ステーションの一箇所に長尺工具４１のための工具ホルダ４２が装着されている。この工具ホルダは、当該タレットに装着される工具と同様な構造でタレット９Ｒに固定される台座５０を備えており、この台座からタレットケースの端面４３を越えてＺ軸方向に延びる一対の保持爪４４を備えている（図４、５参照）。
【００２１】
一対の保持爪４４は、それぞれが支点ピン５１で台座５０に揺動可能に枢着され、この支点ピンを越えて延びる操作杆５２側に装架した引っ張りばね５３で開く方向に付勢されている。一対の操作杆５２の端部の間には、タレットケースの半径方向の楔杆５４が介在している。この楔杆は、台座５０に軸方向移動可能に挿通され、クランプばね５５でタレットケースの半径方向外側に向けて付勢されている。楔杆５４がクランプばね５５の付勢力で半径方向外側に移動したとき、楔杆５４は操作杆５２を外向きに押し、保持爪４４は閉じる方向に揺動する。楔杆５４の先端は台座５０を越えて突出しており、工具ホルダ４２をＡＴＣ工具台１５に向けて割り出したとき、この突出した楔杆の先端は、ＡＴＣ工具台側を向く。ＡＴＣ工具台１５には、タレットケースと対向したときに楔杆５４の先端と対向するシリンダ５６が装着されている。
【００２２】
自動工具交換装置で交換される工具は、工具軸１４の先端の工具チャックに嵌着されるシャンク４５と工具本体４６との間に断面逆台形の周溝を備えた把持部４７が設けられている。上記工具ホルダの保持爪４４は、この把持部４７の周溝に嵌合して長尺工具４１を保持する（図３参照）。
【００２３】
すなわち、長尺工具４１をＸ軸方向にして長尺工具の把持部４７と工具ホルダの保持爪４４とを対向させて、両者をＸ軸及びＺ軸方向に接近及び離隔させることにより、工具ホルダ４２と工具軸１４との間での長尺工具４１の受け渡しが行われる。長尺工具４１が工具ホルダ４２に保持されたときには、当該長尺工具４１は、その長手方向をタレットケースの端面４３に平行な面内で、その軸をタレットの直径方向にして保持されることになる。
【００２４】
ＡＴＣ工具台１５が通常の工具を用いて加工を行うときは、前述した動作により工具マガジン１９との間で必要な工具の交換を行う。工具マガジン１９に収納できないような長尺工具を使用するときは、タレット９Ｒに工具ホルダ４２を装着し、当該工具ホルダに使用したい長尺工具４１を収納しておく。そして長尺工具での加工を行うときは、ＡＴＣ工具台１５は前工程で使用した工具を工具マガジン１９に戻し、工具軸１４をＸ軸方向に向け、タレット９Ｒを割出して工具ホルダ４２を工具軸１４側に向ける。そして工具軸１４と長尺工具４１とをワークが存在しない領域に移動し、Ｘ軸方向に接近させることにより、長尺工具のシャンク４５を工具軸の先端の工具チャック４８に差込む。そして工具チャック４８で長尺工具４１を把持した後、ＡＴＣ工具台のシリンダ５６で楔杆５４を押して保持爪４４を開き、タレット９Ｒを図６のＺ軸方向右側に移動させることにより、長尺工具４１を工具ホルダ４２から離脱させる。
【００２５】
この動作で長尺工具４１はＡＴＣ工具台１５に装填されるから、長尺工具４１によるワークの加工を行う。一般に長尺工具によるワークの加工は、左右のチャック２Ｌ、２Ｒに把持されたワークの間に大きな間隔を開けた状態で行われるので、ワークが存在しない領域でのＡＴＣ工具台１５とタレット９Ｒとの間での長尺工具４１の授受に支障が生ずることはない。長尺工具での加工が終了したら、上記と逆の動作で長尺工具４１を工具ホルダ４２に戻してやればよい。タレット９Ｒは、長尺工具の授受を行わないときは、タレットに装着した他の工具でワークの加工を行う。
【００２６】
図７は、タレット９Ｒに複数の工具を装着する工具ホルダの実施例を示したものである。図１に示した旋盤は、ＡＴＣ工具台１５がＹ軸方向に移動可能であるので、図７に示すように、１個の工具ホルダ４２にタレットケースの端面４３と平行な面内で複数の長尺工具を平行に保持する複数の保持爪４４を設けた構造を採用することができる。この構造によれば、タレット９Ｒの工具取付ステーションの一箇所に装着した工具ホルダ４２で複数の長尺工具を保持することが比較的容易に可能になる。
【００２７】
なお、このような工具ホルダ４２は、図１に示したような２タレット型の旋盤では、両側のタレットにそれぞれ設けることが可能である。なお、長尺工具の長さがタレット９Ｒの旋回中心軸を越えない長さであれば、工具ホルダ４２をタレット９Ｒの複数の工具ステーションに設けて、それぞれに工具を保持させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の自動工具交換装置を備えたタレット旋盤の一例を示した全体斜視図
【図２】ＡＴＣ刃物台と工具マガジンの関係を示す模式図
【図３】右側タレットに長尺工具ホルダを装着した平面図と長尺工具の斜視図
【図４】長尺工具ホルダの一実施例を示す平面図
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図
【図６】この発明のＡＴＣ刃物台、長尺工具ホルダ、タレット、主軸台の関係を示した模式図
【図７】長尺工具ホルダの他の実施例を示す平面図
【符号の説明】
９タレット
15 ＡＴＣ工具台
19 工具マガジン
41 長尺工具
42 工具ホルダ
43 タレットケース端面

Claims

工具の自動把持装置を備えた工具台(15)と、タレット(9)とを旋盤の主軸を挟む両側に配置し、前記工具台で使用する長尺工具(41)を保持する工具ホルダ(42)を前記タレットの工具取付ステーションに固定して設け、前記工具台をタレット(9)側に向けかつタレットを割出して当該工具台と工具ホルダとを主軸直角方向に対向させた状態で、前記工具台(15)とタレット(9)との相対移動により、前記工具ホルダで保持した工具を前記工具台に装脱することを特徴とする、旋盤における自動工具交換方法。
タレット(9)と工具の自動把持装置を備えた工具台(15)とが主軸軸線を挟む両側に配置された自動工具交換装置付きタレット旋盤の上記工具台のための工具を保持する工具ホルダであって、前記タレットの工具取付ステーションに装着されて上記工具台に装脱される長尺工具(41)をその長手方向をタレットケースの端面(43)に添う方向にして保持する、長尺工具の工具ホルダ。
作業者から見て主軸軸線の手前側に配置したタレット (9) と、作業者から見て当該主軸軸線を挟んで奥側に配置した自動工具把持装置を備えた工具台(15)と、作業者から見て主軸台の前記奥側に配置された工具マガジン(19)と、前記タレットの工具取付ステーションに装着されて前記工具台の為の工具を保持する工具ホルダ(42)とを備え、前記工具台(15)は工具マガジン側を向く方向と工具ホルダ側を向く方向とを含む面内で旋回することを特徴とする、自動工具交換装置を備えたタレット旋盤。